Co se stane, když spojíte měděné a hliníkové vedení?

Různé kovy mají různé kvality. Vlastnosti fyzikální, chemické, elektrické vodivosti a kdoví co ještě. To však neznamená, že kombinace různých kovů povede ke zlepšení výkonu. S největší pravděpodobností dojde k hybridnímu mixu s nepředvídatelnými důsledky pro vypočítané vlastnosti.

Ale pokud mluvíme o elektrických vodičích, pak jejich provozuschopnost a bezpečnost jsou primárními parametry za jakýchkoli podmínek. V tomto případě se k výrobě zpravidla používají dva kovy: hliník a měď. Je zcela přirozené, že se tyto kovy někdy dostávají do vzájemného kontaktu a jsou vzájemným pokračováním.

Co se děje v místě kontaktu? Jak se vyhnout negativním jevům a hrozbám? Vzhledem k významu této nuance se navrhuje věnovat tento přehled této problematice.

Stávající podmínky a nebezpečí

Drtivá většina bytového fondu v zemi byla zděděna z období socialismu. V domech postavených po válce (například v „Chruščovových“ budovách) sovětská vláda šetřila na všem a nazývala to horlivým přístupem k podnikání. Místnosti se tak nepřirozeně „zútulnily“ nejen svou velikostí (4,5 m2), ale i rozvody získaly hrozivé vlastnosti. V té době nebylo ve světě zvykem trápit se účinností domácích spotřebičů a Sovětský svaz nebyl výjimkou. Moderní Evropané by zátěž elektroinstalace kvůli vysoké spotřebě energie označili za kolosální. A s tím vším byl vyroben z hliníku, který, i když měl vynikající vlastnosti z hlediska elektrické vodivosti, byl stále horší než měď.

Problém je v tom, že hliník je mnohem tavitelnější kov než měď a jakmile majitelé připojili pár zařízení středního výkonu do jednoho vývodu (třeba přes odpaliště), hrozilo reálné nebezpečí roztavení drátu.

Elektroinstalační práce v domě navíc ne vždy prováděli profesionální řemeslníci. V naprosté většině případů se jednalo o řemeslné „opravy“, „vylepšení“ nebo „prodlužování“, kdy se vodiče různých typů jednoduše stočily dohromady pomocí pigtailu a spoj se omotal elektrickou páskou (obdobou moderní lepicí pásky). .

Vlhkost v domech bez klimatizace má tendenci kolísat a někdy se stává nedostupnou. S jeho zvýšenou hodnotou bývá kontaktní místo mezi mědí a hliníkem silně oxidováno a celkový odpor této oblasti se jen zvyšuje. Vlhkost v místnosti představuje vysoký faktor nebezpečí požáru spojený s jakýmkoli připojením elektrických vodičů.

Ale měděné a hliníkové dráty jsou docela kompatibilní. Jednoduše existují poměrně levná technologická pravidla, která prudce snižují úroveň hrozby jisker a zkratů při takových kontaktech. Více o nich později.

Něco málo o elektrochemii

Na úvod je třeba zdůraznit, že za to může voda. Právě jeho páry (vlhkost) jsou zdrojem a katalyzátorem nebezpečí. Při jeho nepřítomnosti (například v suchém klimatu) nevznikají problémy se spojováním vodičů různé chemické povahy. V našich klimatických podmínkách však vstupuje do hry elektrochemický potenciál vodivé látky. Rozdíl v takových potenciálech využívali lidé velmi dlouho – v bateriích. Ale v případě drátu z oxidů různých kovů vzniká skutečný galvanický prvek. A pak je vše jako u technologie galvanoplastiky, jen zde nemluvíme o nanesení povlaku, ale o destrukci jedné z elektrod – tzn. elektroinstalační díly. V místě nesprávného přechodu se jeden z drátů ztenčí, čímž se dále zvýší přechodový odpor a jednoho dne dojde na přechodu k ohnivému záblesku.

Pro bezpečnou možnost vzájemného spojování různých kovů za účelem průchodu elektrického proudu existuje opodstatněná a praxí ověřená norma (norma). Na základě ustanovení této normy je těsný kontakt kovů, jejichž rozdíl elektrochemických potenciálů je menší než 0,6 mV, přijatelný a zcela bezpečný při dlouhodobém provozu.

Měď a slitiny mědi mají tedy následující potenciálový rozdíl s jinými kovy (v mV):

• s nerezovou ocelí – 0,45;
• se zlatem – 0,40;
• se slitinou olova a cínu – 0,25;
• s duralem – 0,35;
• se stříbrem – 0,25;
• s chromovým povlakem – 0,20;
• s hliníkem – 0,65;
• se zinkovým povlakem – 0,85.

Pokud jde o hliník, situace s ostatními kovy je následující:

• se slitinou olova a cínu – 0,40;
• s duralem – 0,30;
• s ocelí – 0,20;
• s nerezovou ocelí – 0,55;
• se zinkovým povlakem – 0,20;
• s chromovým povlakem – 0,45;
• se zlatem nebo platinou – 1,05.

Samozřejmě není nejchytřejší kombinovat hliník s platinou za účelem dokončení elektrického obvodu, ale to není smyslem tohoto článku.

Požadavky bezpečnostní normy jsou ve formátu „kreditu“. Tito. zde je buď rozdíl elektrochemického potenciálu větší než 0,6 mV nebo menší. Jak moc se skutečné hodnoty liší od standardního ukazatele, není důležité, protože i když je přebytek malý, nevyhnutelně se vytvoří oxidace s vytvořením místní „galvanické lázně“ a bude pomalu, ale jistě korodovat spojení, ztenčuje kabeláž, dokud se úplně nerozbije. Proto byste neměli volit riskantní kombinace kovů, které přitahují indikátor „uši“.

Při spojení hliníku s mědí dochází k tomuto nešťastnému přebytku normy – 0,65 mV. Ve skutečnosti jde o vědecké zdůvodnění, proč je z hlediska požární bezpečnosti nemožné takové vodiče přímo připojit. Jaké je možné řešení? Univerzálním řešením je použití „prostředníka“ s požadovanými vlastnostmi. Možnosti:

Možnost 1 – dostupná a relativně levná nerezová ocel:

• měď (Cu) má potenciálový rozdíl 0,45 mV;
• pro hliník (Al) – 0,55 mV.

Teoreticky míjíme. Existuje však materiál s ještě menším rozdílem elektrochemických potenciálů?

Možnost 2 – lehký dural:

• pro (Cu) – 0,35 mV;
• pro (Al) – 0,30 mV.

Už lepší! Kde ho ale v každodenních podmínkách sehnat, dural?

3. možnost – běžný cín nebo slitina olova a cínu. Oba materiály se používají jako pájka:

• (Cu) – 0,25 mV;
• (Al) – 0,40 mV.

Konečný potenciálový rozdíl je definován jako nejvyšší hodnota, takže v tomto případě je souhrnný ukazatel 0,4 mV. Zároveň je „prostředník“ (cín) velmi cenově dostupný a není těžké ho najít v obchodech. Po rozhodnutí o materiálu můžete přejít k mechanické části problému – připojení.

Klasický twist

Prevalence tohoto typu spojení byla zmíněna výše. V současné době je takové připojení zakázáno elektroinstalačními předpisy, ale jeho dostupnost je i nadále nejoblíbenější. Mezery nevyhnutelně přítomné u takového ručního připojení vyvolávají tvorbu tepla při průchodu elektrického proudu. V kombinaci se vzdušnou vlhkostí se začíná intenzivně rozvíjet oxidační proces, zvyšuje se odpor a koroze aktivně zmenšuje průřez vodiče.

Abychom byli spravedliví, je třeba poznamenat, že proces oxidace je pomalý a probíhá několik let. Nikdo však nikdy z vlastní iniciativy pravidelně nevyměňuje nebo neopravuje elektroinstalaci, zvláště pokud na jejím provozu nejsou patrné závady. Proto byste při instalaci drátového obvodu neměli pokládat minu s potenciálním nebezpečím požáru.

Po položení této komunikace se již nikdo nechce dotknout otázky její údržby – snad kromě nepřetěžování elektroinstalace přebytečným výkonem, ale zde pomůže pokrok s jejím vektorem směrem k účinnosti domácích spotřebičů. A kroucení je ve skutečnosti skrytá vada, která také může vést k velmi nebezpečným následkům.

Ačkoli se tento typ připojení nedoporučuje, při dodržení pravidel může být obecně přijatelné:

• způsob zapletení by měl být vzájemný (opletení);
• zkroucení musí být těsné a husté – je vyžadováno použití nástrojů;
• nejlepší možností je pájet hliníkové a měděné dráty pomocí cínu nebo jeho slitin;
• v případě použití cínu je možné kroucení lankových drátů – rozdíl v tloušťce původních drátů by neměl být děsivý;
• počet závitů v opletení musí být alespoň 5;
• Vnější plocha kroucení musí být utěsněna lakem odolným proti vlhkosti.

Pokud jsou dodržena všechna výše uvedená pravidla, s největší pravděpodobností nebudete muset kontaktovat takový stacionární spojovací bod, abyste odstranili závady.

Carving

Jedná se o nejspolehlivější a nejodolnější způsob připojení vodičů vyrobených z různých kovů. Kromě toho je také cenově dostupný pro instalaci. Mezi jeho nesporné výhody patří:

• možnost demontáže;
• můžete vzájemně propojovat různé (jakékoli tloušťky a vodiče) vodiče;
• počet takto připojitelných vodičů je omezen pouze délkou spojovacího šroubu.

Příprava připojení by měla být provedena postupně:

• Z vodičů musí být odstraněna veškerá izolace včetně případného lakování. Délka takového odizolování musí být minimálně 4násobek průměru spojovacího šroubu;
• zvláštní pozornost je třeba věnovat nepřítomnosti oxidace: kov musí být vyčištěn do lesklého stavu;
• pomocí šroubu se vytvoří sběrací kroužky;
• pro zajištění těsného spojení je povinné používat pružné podložky;
• Pořadí připojovací sady je následující (počínaje hlavou šroubu):

1. pružinová podložka;
2. obyčejná pračka;
3. sběrací kroužek prvního vodiče;
4. opět obyčejná podložka;
5. kontaktní kroužek druhého vodiče;
6. opět obyčejná podložka;
7. koncovou matici, která se utahuje, dokud není pružná podložka zcela přitlačena k hlavě šroubu.

Zvláštní pozornost je třeba věnovat tomu, aby se vhodné vodiče nedotýkaly. Šroub je vyroben z kovu (pochromovaný nebo nerezová ocel), takže rozdíl elektrochemického potenciálu je menší než 0,6 mV. Někdy jsou takové šrouby vyrobeny z duralu. Lankové dráty s takovým spojením musí být pájeny pomocí cínu nebo jeho slitiny.

Obecná šroubová struktura nemusí být hermeticky uzavřena před okolním prostředím. Bude stačit jej zabalit elektrickou páskou (abyste se „nepopálili“). Poté je z požárního hlediska přípustné umístit takový kontakt spolu s veškerou kabeláží do plastové krabice pro následné použití.

Pomocí svorkovnice

Toto připojení je mimořádně výhodné pro hliníkové dráty, které byly opakovaně spojovány, které byly kvůli tomu přestřiženy/přerušeny a tudíž zkráceny na délku, která je pro instalaci nepohodlná.

Moderní kopyta jsou obvykle vyrobena z plastu. Dodává se s koncovkami s upínacími šrouby. Pokud je pro závitové připojení pomocí šroubu nutné vytvořit kroužky z vodiče, pak v případě bloku to není nutné. Požadovaná délka použitého drátu je proto podstatně kratší. Kromě toho se není třeba obávat náhodného vzájemného kontaktu vodičů: kvůli zkráceným odbočkám vodičů se pravděpodobnost jejich „křížení“ blíží nule.

Minimální požadovaná délka konce vodiče pro připojení ke svorkám je 5 mm. Šrouby musí být utaženy velmi pevně a silou. Izolace svorkovnice se provádí pouze umístěním buď do specializované krabice, nebo umístěním přímo do elektrického panelu. Je přísně zakázáno jej zakrývat stavebními materiály (např. omítkou)!

Tento formát připojení má zjevné nevýhody. Vzhledem k tomu, že kontaktní plocha vodičů se svorkami je výrazně menší než například u závitového připojení, zde pramení všechny problémy:

• zvýšené zahřívání v místě kontaktu při vysoké spotřebě energie;
• zvýšený odpor v důsledku obecného zmenšení průřezu vodiče;
• v důsledku toho zrychlená oxidace v nepřítomnosti hermeticky uzavřené izolace (a ta není zahrnuta).

Část účinku výše uvedených problémů lze odstranit zploštěním konců vodičů a tím zvětšením plochy jejich kontaktu se svorkami. Dostupné rozměry upínacích otvorů to však v dostatečné míře neumožní.

Plochá pružinová svorka

Trh reagoval na vznik široké poptávky nabídkou kompaktních a ergonomických objímek s pružinovými svorkami. Jejich zásadní rozdíl oproti předchozí verzi je v tom, že takové prvky jsou spíše určeny pro opakované použití. I když samozřejmě existují i ​​jednorázové, které jsou levnější, ale už neumožňují vyjmout drát z konektoru.

Účelem takových spojovacích prvků je samozřejmě pohodlí. Jejich vzhled je docela reprezentativní a umožňuje vnějšímu pozorovateli maskovat problém nehomogenity kabeláže. Podmínky nutné pro použití plochých pružinových svorek:

• dráty musí být jednožilové (nebo pájené dohromady);
• dráty mohou být vyrobeny z různých kovů;
• průřez vodiče by měl být v rozmezí od 1,5 do 2,5 mm2;
• přípustný proud je 5 A (a je jedno, co píše výrobce – jde to do 24 A! – kapacitě terminálu nemusíte tolik věřit).

Připojení takové „svorkovnice“ je poměrně jednoduché – jediné, co je třeba udělat, je odizolovat konce vodičů o 10 mm. Dále je silou vložte do drážek a. je to. To je v případě jednorázového prvku. Pokud se použije opakovaně použitelná svorkovnice, lze vychýlením speciální páky vodiče odstranit více než jednou. Mimochodem, opakovaně použitelné adaptéry pracují s vodiči většího průřezu: od 0,1 do 4,0 mm2 a snesou větší proud – nejméně 8 A.

Nicméně, přes veškeré jejich pohodlí, takové prvky opakují všechny nedostatky svorkovnice a navíc se stále jedná o výhradně dovážený produkt. Proto je zde jeho vysoká cena, která není odůvodněna jeho funkčností.

Trvalé připojení

Obecně platí, že elektrikáři nemají opravy rádi. Původně byl navržen pro komplexní, dlouhodobé bezpečné použití. Pokud není splněna alespoň jedna z uvedených vlastností, pak byla elektroinstalace provedena špatně a má smysl to úplně přehodnotit.

Pevné spojení je jako závitové spojení, jen se nedá nic rozebrat a předělat, protože tam není žádná stahovací matice a místo toho je tam nýt. Toto spojení drátů z různých kovů se provádí pomocí specializovaného nástroje – nýtovače. Pokud je k dispozici, kvalifikovaná úprava elektroinstalace se výrazně urychlí, ale pro to musí být opodstatněné alespoň dva argumenty:

1. množství elektroinstalační práce musí být enormní, aby zrychlení každé takové operace (ve srovnání se závitovým připojením) bylo značné;
2. Neměla by existovat možnost položení alternativního (homogenního) vedení (současně s uzemněním).

Příprava konců drátů při přípravě na spojení pomocí nýtu se neliší od spojení se šroubem: jsou také připraveny kroužky a těsnění jsou také vyrobena s podložkami. Jediné, co je potřeba vzít v úvahu, je, že v důsledku nýtování se průměr nýtu zvětší, takže optimální průměr kroužku je 4 mm.

Pořadí sady připojení součástí na obrobku:

• hliníkový vodič (v blízkosti uzávěru);
• pružinová podložka;
• měděný drát;
• plochá obyčejná podložka.

Dále se do nýtovače vloží tyč a upne se. Takto se provádí nýtování. je hotovo.

Charakteristickým rysem závitových i nýtových spojů je jejich vysoká spolehlivost při vysokých proudech a kompetentní technologické provedení. Rozsah použití takových spojení je prodloužit životnost vodivých obvodů jako integrálních systémů. Takové spoje se účinně používají k odstranění následků globálnějších elektrických oprav.

Každý elektrikář ví, že měděné a hliníkové vodiče by neměly být připojeny přímo. Ale obyčejní lidé, daleko od elektrotechniky, často dělají tuto chybu, když sami opravují elektrické rozvody. A často to končí nepříjemnými následky:

• v domácí elektrické síti není žádné napětí;
• dojde k požáru elektrického proudu.

Proč nelze hliníkové a měděné vodiče spojit dohromady?

1. Na povrchu hliníku se tvoří oxidový film, který je špatným vodičem proudu. Vysoký odpor vede k zahřívání spoje, což může způsobit vznícení.

2. Tyto kovy mají různé koeficienty tepelné roztažnosti. Když dráty protékají velké množství proudu, zahřívají se a roztahují se v různé míře. Po odpojení zátěže se proud zastaví, vodiče se ochladí a zúží. Sekvence roztahování a smršťování vede ke zhoršení spojení drátu. V souladu s tím se jeho elektrický odpor zvyšuje a v důsledku toho opět dochází k zahřívání. V některých případech vznikne elektrický oblouk, který zničí spojení a způsobí vznícení izolace vodiče.

3. Měď a hliník tvoří „galvanický pár“, který také způsobuje zahřívání kontaktu.

Nejhorší možností je zkroutit měděné a hliníkové dráty dohromady. Tímto způsobem je nežádoucí spojovat i vodiče s jádry ze stejného kovu (měď nebo hliník). Pokud jsou měď a hliník stočeny dohromady, pak by se v blízké budoucnosti měly očekávat problémy s elektrickým vedením.

Použití šroubových a pružinových svorkovnic umožňuje kompenzovat vliv tepelné roztažnosti kovů. Těsný kontakt zajišťuje šroub nebo pružinová deska. Ale v případě šroubových svorkovnic je třeba vzít v úvahu „tekutost“ kovů. Zejména hliník je docela tažný. Proto taková spojení vyžadují kontrolu alespoň jednou ročně. Šroub by měl být utažen podle potřeby, aby byl zajištěn spolehlivý kontakt s drátem.

Pokud jde o pružinové svorkovnice (například WAGO), pro připojení měděných a hliníkových vodičů byste měli používat pouze ty, které mají uvnitř speciální vodivou pastu. Zabraňuje tvorbě oxidu na povrchu hliníku. Opakovaně použitelné pružinové svorkovnice nejsou pro tento účel vhodné.

O „galvanickém páru“ lze říci následující. Při kontaktu se spustí proces známý jako elektrolýza. Kovy vyměňují ionty, což vede ke vzniku děr a dutin na povrchu drátů. Kvůli nim klesá kvalita kontaktu. Navíc je eroze hliníku výraznější. Postupem času se přechod začne zahřívat, dokud nevznikne elektrický oblouk a izolace se vznítí.

Rychlost degradace elektrického kontaktu je také ovlivněna vlhkostí vzduchu. Čím vyšší je, tím rychleji proces probíhá.

Pokud stále musíte připojit měděné a hliníkové vodiče, musíte použít vhodné svorkovnice a připojení:

1. Svorkovnice typu „ořech“, tzv. pro svůj kulatý tvar. Uvnitř jeho plastového těla jsou tři ocelové pláty. Prostřední odděluje měděný a hliníkový drát. Nevýhodou tohoto spojení jsou jeho poměrně velké rozměry, které mohou vytvářet překážku jeho použití.

2. Svorkovnice WAGO obsahující uvnitř speciální mazivo. Zabraňuje tvorbě oxidů na vodičích připojených vodičů. Nedoporučuje se však používat tyto svorkovnice v silových obvodech, ale pouze v osvětlovacích vedeních.

3. Šroubové svorkovnice lze také použít pro připojení měděných a hliníkových holých vodičů. Musí však být přístupné pro kontrolu, protože časem se může šroubový kontakt uvolnit. Čas od času to musíte přitvrdit.

4. Šroubové připojení se používá v případech, kdy nejsou k dispozici speciální svorkovnice. Vezměte šroub a matici a také tři vhodné podložky. Holé prameny měděných a hliníkových drátů jsou stočeny do prstence a umístěny na šroub, oddělené podložkou. Hotové spojení by mělo být zabaleno elektrickou páskou. Jeho nevýhodou jsou značné rozměry, které někdy znesnadňují použití ve spojovacích krabicích.